捅“马蜂窝”的科学

作者: 程亚楠

来源: 中科院之声

发布日期: 2017-03-12 07:50:10

本文探讨了胡蜂的社会性行为及其信息交流方式,特别是通过化学信号进行群体防御和攻击的机制。研究揭示了胡蜂利用毒液中的挥发物作为报警信息素,这对于理解社会性昆虫的化学信号交流具有重要意义。

亚里士多德曾说“人类是天生社会性动物”。人们进行群体行为前总需要有人鼓动,然后一传十十传百,最后号令一出,大家就开始集体行动。电影里也往往有这样的场景,打仗冲锋前需要先吹响号角,号令一出,战士们就勇猛地往前冲。人类作为社会性动物,在社会性行为开始前无疑会利用声音、动作等各种信号进行充分的信息交流,以保证行动的顺利进行。那么社会性昆虫在群体行为前会采取什么方式进行信息交流呢?

胡蜂,又称为马蜂,是社会性昆虫,经常建巢于地底、树上或屋檐下。常有顽皮的孩子会在看到马蜂窝的时候将其捅掉,也有人因为担心受到胡蜂的伤害而在胡蜂建巢初期就将其捅掉。但是,由于对其习性不了解,经常有人在捅马蜂窝的时候被螫。

“捅马蜂窝”成为用来形容做了令人头疼的事情和招惹了不该招惹的人或事物的常用语。凹纹胡蜂是蜜蜂的天敌,经常在花上或蜂群的巢门口捕食蜜蜂,给养蜂业造成损失。但胡蜂又是一类很有应用价值的昆虫,其应用范围甚广,如在生物防治方面可利用它们消灭农作物、森林、果树上的害虫。除此之外,胡蜂的幼虫、蜂蛹营养丰富,可开发各种功能营养食品。胡蜂的种群结构组成包括一只蜂王、雄蜂、数百只工蜂。

在南方,凹纹胡蜂一年可发生4-6代,地理气候条件的差异或越冬成活率及营巢产卵的时间差别,都可直接影响它们的世代数发生。凹纹胡蜂在秋季交尾受精后陆续离开老巢,寻找合适和安全的朽木、草堆或土石缝里越冬冬眠。次年2月底3月初,气温暖和后,复苏的越冬蜂王开始出来觅食、营巢、产卵,由于蜂王饲养幼虫能力不足,群弱体小,一般只有20只以内。

随着第一代工蜂数量不断增长,至8、9月份胡蜂种群数量达高峰期,最多可达到数千只以上。10月以后随着雄蜂和处女王的出现和增多,胡蜂群势又突然下降,一直持续至12月止。工蜂一般在冬天到来后随着天气变冷后自行慢慢消亡。

中国科学院西双版纳热带植物园化学生态研究组研究生程亚楠在谭垦研究员和文平博士的指导下,通过长期对胡蜂的生物习性进行观察,发现数只工蜂会在蜂巢上巡逻,当发现危险者时,工蜂会暴露尾针,释放毒液,毒液挥发后其它工蜂接收到报警信息,马上进入备战状态。这些毒液作为化学信号,引起了胡蜂群体的社会性行为。

胡蜂作为社会性昆虫,有很强的信息交流能力,胡蜂的工蜂在感受到威胁的情况下,通过化学信号交流,可协同防御或攻击入侵者。而这种交流的化学信号就是报警信息素。研究人员开展了其报警信号的化学物质测定和分析,发现胡蜂是通过尾针的毒液释放16种以上的挥发物脂肪酮和醇作为“信使密码”来传导报警信号。

目前得到的研究结果(发表在“Journal of Experimental Biology 2017, 220, 645-651”)显示: 那些看上去并不起眼的微量物质却在化学信号通信中扮演着重要的角色。研究提供了凹纹胡蜂利用毒液作为报警信息素的证据,即毒液挥发物的活性成分传导了报警信号。这有助于破译凹纹胡蜂在警戒状态下的化学信号交流之迷,也为社会性昆虫的各类化学信号研究提供了基础。

胡蜂能利用毒液传递信息,并通过注射毒液给入侵者无情打击,是地道的“化学战专家”。马蜂窝可不能轻易捅。凹纹胡蜂蜂巢外面的“巡逻蜂”“捅马蜂窝”实践凹纹胡蜂在捕食蜜蜂蜂农家里取过巢脾的蜂包

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